Les casques et les écouteurs convertissent les signaux audio, en ondes sonores audibles.
Sans pilote, ces appareils ne peuvent tout simplement pas fonctionner.
Mais qu’est-ce qu’un pilote de casque ? 🤔
⚡ Le pilote est l’élément le plus important des casques/écouteurs, car il convertit les signaux électriques en son. ll crée donc le son que l’on entend.
👉 Les pilotes sont un peu comme de minuscules haut-parleurs.
Il est généralement fait de 3 composants pour pouvoir produire le son.
🎧 Chaque appareil a obligatoirement une paire de pilotes.
Les pilotes utilisent généralement un diaphragme mobile pour produire des ondes sonores, et la plupart s’appuient sur l’électromagnétisme pour fonctionner.
Les 5 types de pilotes
- Bobine mobile dynamique,
- Magnétique planaire,
- À armature équilibrée,
- Électrostatique,
- Magnétostriction (Conduction osseuse).
Conduction Osseuse
Qu’est-ce qu’un pilote de casque ?
Un pilote est un haut-parleur brut qui déplace l’air.
Ce mouvement crée des ondes de pression, entraînant ainsi la production sonore.
➡️ Un pilote remplit donc la fonction principale des casques et des écouteurs, en produisant le son que l’on entend.
Il a généralement la forme d’un disque. Sa taille diffère en fonction de la sortie audio requise, et du fabricant.
Le pilote est composé de 3 éléments principaux.
- L’aimant,
- Les bobines acoustiques,
- Le diaphragme.
L’aimant
🧲 Ce composant a pour objectif de créer un champ magnétique.
La qualité sonore peut être améliorée par les performances de l’aimant.
Les aimants de pilote de casque Bluetooth sont généralement en cobalt ou en ferrite.
Bobines acoustiques
🧵 Quand un courant électrique traverse les bobines acoustiques, elles déplacent le diaphragme pour générer le son. Les bobines acoustiques convertissent les signaux électriques en son.
👉 Elles sont généralement fabriquées à partir de différents matériaux pour une meilleure qualité sonore. Les matériaux comprennent du cuivre sans oxygène et du cuivre pur.
Le diaphragme
🔉 Ce composant vibre afin de produire les ondes sonores.
👉 Un diaphragme est un transducteur qui a pour mission, de convertir les vibrations mécaniques en sons.
Il est généralement constitué d’une fine membrane. Quand un diaphragme vibre grâce à l’électricité, il exerce une pression et crée des ondes sonores.
Quel est l’impact d’un pilote audio sur le son ? Sa taille est-elle importante ?
➡️ D’une manière générale, plus un pilote est grand, et plus il produit de meilleures basses.
⚠️ Cependant, les appareils avec de gros pilotes n’émettent pas forcément un meilleur son global, par rapport à ceux avec des plus petits pilotes.
Pour la qualité sonore des écouteurs, une multitude de facteurs entrent en compte. La taille du pilote est important, mais ne peut pas tout faire.
🎧 Les casques avec de gros pilotes ont généralement plus de mal, à reproduire les hautes fréquences.
La taille du pilote n’a donc pas vraiment d’importance.
Les caractéristiques les plus importantes sont la qualité de fabrication du pilote, et ses matériaux.
👉 Un pilote d’écouteurs a généralement un diamètre compris entre 8 mm, et 15 mm. Tandis qu’un pilote de casque a un diamètre compris entre 20 mm, et 50 mm.
📢 La taille détermine le volume du casque.
Plusieurs pilotes peuvent être utilisés
Certains casques ont généralement plus d’1 pilote, pour contrôler les différentes gammes de fréquences.
La raison est que, même si 1 pilote peut émettre un son compris entre 20 Hz et 20 kHz a lui tout seul, il a ses limites.
👉 C’est la raison pour laquelle plusieurs pilotes peuvent être utilisés.
Si plusieurs pilotes sont présents, la plage de fréquences est séparée par filtrage, et chaque pilote peut se concentrer sur une plage spécifique.
À quelles caractéristiques faut-il faire attention ?
Il y a 3 choses importantes à regarder.
- Le boîtier du pilote,
- Son réglage,
- Et le rembourrage des oreillettes du casque.
➡️ Recherchez des pilotes fabriqués avec un matériau flexible de haute qualité, qui ne risquent pas de casser avec des niveaux élevés de puissance.
La plupart des appareils sur le marché sont dotés d’un matériau de qualité.
Les matériaux moins chers ne sont pas capables de supporter une puissance élevée, et risquent facilement de se déformer ou de se casser.
De plus, le type de rembourrage utilisé et l’architecture des oreillettes, ont un impact plus important sur la qualité sonore que la taille du pilote.
Pilotes de casque dynamiques à bobine mobile
👉 Le type de pilote le plus courant est le pilote dynamique à bobine mobile.
👂 Comme la plupart des pilotes de casque, sa conception inclut un diaphragme mobile qui pousse et tire l’air, produisant ainsi des ondes sonores.
Le diaphragme est généralement circulaire, et est fixé au boîtier du conducteur autour de sa circonférence.
🧵 La bobine du pilote est conductrice, et fait partie du circuit électrique avec le dispositif de sortie audio.
Elle est suspendue dans une coupe cylindrique dans une structure magnétique. Cette structure a son pôle magnétique nord, à l’intérieur de la bobine, et son pôle magnétique sud à l’extérieur.
Cette conception permet une densité de flux magnétique maximale à travers la bobine, ce qui est primordial pour fabriquer un pilote dynamique efficace.
Fonctionnement du pilote à bobine mobile
Le pilote a 2 fils conducteurs électriques qui transportent le signal audio. Ces fils sont connectés à la bobine conductrice. 1 fil étant connecté à chaque extrémité de celle-ci.
🎧 Quand le casque est connecté à une source audio (sans fil ou non), ces fils conducteurs acheminent les signaux audio vers la bobine.
Les signaux audio imitent l’énergie des ondes sonores, et sont des courants alternatifs.
Comme le signal audio est alternatif, le champ magnétique (induit à travers la bobine quand l’audio la traverse) modifie la direction.
Le champ magnétique produit par la structure du pilote dynamique, est permanent. Tout changement dans le champ magnétique de la bobine provoquerait une attraction, et une répulsion avec l’aimant.
🧵 La bobine fait un mouvement de va et vient en fonction du signe, et de l’amplitude du signal audio.
Comme la bobine est attachée à un diaphragme, le diaphragme se déplace également en fonction du signal audio.
Le terme dynamique signifie que le transducteur fonctionne sur le principe de l’induction électromagnétique.
👉 Les enceintes, les moniteurs et les subwoofers, utilisent presque toujours des pilotes dynamiques à bobine mobile. La différence est que les pilotes de haut-parleur sont généralement plus grands, que les pilotes de casque.
Avantages & inconvénients des pilotes à bobine mobile
| Avantages | Inconvénients |
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Pilotes de casque magnétique planaire
Les pilotes magnétiques planaires sont aussi des pilotes dynamiques. Ils fonctionnent sur le principe de l’induction électromagnétique.
Ils n’ont qu’une faible distorsion de l’électrostatique.
Ces pilotes ont leurs éléments conducteurs intégrés dans leurs diaphragmes.
🧲 De puissants aimants plats sont positionnés de chaque côté du diaphragme.
💨 Il doit y avoir un espace entre les plans magnétiques, afin que l’air puisse s’échapper du conducteur, et que les ondes sonores sortent du conducteur.
Les aimants sont conçus le plus proche possible du diaphragme, pour une intensité de champ magnétique maximale autour du diaphragme. Mais ils doivent en même temps être positionnés suffisamment loin, pour que l’élément conducteur avec le diaphragme, ne colle à aucun des 2 plans magnétiques.
👉 L’appellation planaire magnétique vient du plan du diaphragme, et de la structure magnétique plate à l’avant et à l’arrière. Et aussi du fait que le transducteur fonctionne sur les principes de l’électromagnétisme.
Comment fonctionne le pilote de casque magnétique planaire ?
Comme pour tous les pilotes de casque, 2 fils conducteurs électriques amènent le signal audio à l’élément conducteur.
Cet élément conducteur est intégré dans le diaphragme. Le diaphragme fait donc partie du circuit audio.
Quand le courant alternatif traverse le diaphragme, un champ magnétique est produit à l’intérieur et autour de lui.
Le champ magnétique est attiré par les aimants du côté avant, tout en étant repoussé par les aimants du côté arrière. Et il est attiré par les aimants arrière, tout en étant repoussé par les aimants avant.
👉 Cette attraction et cette répulsion du diaphragme imite le signal audio.
Quand le diaphragme se déplace d’avant en arrière, il pousse et tire l’air, créant ainsi des ondes sonores.
Avantages & inconvénients des pilotes magnétiques planaires
| Avantages | Inconvénients |
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Pilotes de casque à armature équilibrée
Les pilotes de casque à armature équilibrée sont également des pilotes dynamiques. Ils fonctionnent sur le principe de l’induction électromagnétique.
👉 Ces pilotes sont précis, mais peuvent être limités par leur réponse en fréquence étroite, et leurs dimensions.
On les trouve généralement dans les écouteurs intra-auriculaires, qui peuvent embarquer jusqu’à 4 pilotes à armature équilibrée différents, avec des réponses en fréquence variables. Un pilote dynamique à bobine mobile est également présent, pour une meilleure réponse des basses.
Fonctionnement du pilote armature équilibrée
🧵 La bobine du pilote est connectée à la source audio. Cela permet au signal audio de pouvoir passer à travers la bobine, et de créer un champ magnétique alternatif à l’intérieur, et autour de la bobine.
Ce champ magnétique alternatif est transmis à l’armature équilibrée, autour de laquelle la bobine est enroulée.
🧲 Comme le champ magnétique alterne selon le signe du signal audio, il est attiré par l’un des aimants et repoussé par l’autre. Le changement perpétuel du champ magnétique dans l’armature, l’amène à se déplacer en avant et en arrière autour de sa position initiale.
Avec le couplage mécanique de l’induit et du diaphragme, tout mouvement dans l’induit provoque un mouvement proportionnel dans le diaphragme.
Avec cette conception, le signal audio provoque la production d’ondes sonores par le pilote.
Les ondes sonores, produites par le mouvement du diaphragme, traversent ensuite le boîtier du pilote puis s’échappent.
Avantages & inconvénients des pilotes à armature équilibrée
| Avantages | Inconvénients |
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Pilotes de casque électrostatique
Le pilote électrostatique est, cette fois-ci, un pilote non dynamique.
Plutôt que d’utiliser des principes d’induction électromagnétique, ces pilotes fonctionnent sur des principes électrostatiques.
De quoi sont faits les pilotes électrostatiques ?
Ces pilotes sont fabriqués avec un diaphragme mobile placé très étroitement, entre 2 plaques de stator perforées.
Les plaques de membrane et de stator sont isolées l’une de l’autre.
Le pilote électrostatique fabriqué selon la conception du casque ou des écouteurs, offre assez d’espace pour que le diaphragme puisse se déplacer, sans se coller à l’une des plaques de stator.
⚠️ Il est essentiel que le diaphragme et les plaques soient étroitement espacés, afin de s’assurer une reproduction précise et efficace des signaux audio.
Fonctionnement du pilote électrostatique
L’ampli casque électrostatique a 2 rôles dans le bon fonctionnement du pilote électrostatique :
- Polariser/charger électriquement le diaphragme conducteur du haut-parleur,
- Augmenter considérablement la tension du signal audio, tout en faisant chuter le courant avant d’envoyer le signal aux plaques du stator.
La tension de polarisation est nécessaire pour charger positivement le diaphragme, afin qu’il puisse être déplacé en appliquant des charges opposées, sur les plaques de stator de chaque côté du diaphragme.
L’autre rôle de l’ampli’ est d’augmenter la tension du signal audio, à travers les plaques du stator tout en faisant chuter le courant.
👉 En augmentant la tension du signal audio, le pilote électrostatique devient très efficace.
Ainsi, la source audio est envoyée à l’amplificateur pour casque.
La sortie audio de l’amplificateur connecte 1 fil conducteur à tous les stators. Quand le signal audio est positif, un stator a une charge positive et l’autre a une charge égale mais opposée. L’inverse s’applique également quand le signal audio est négatif.
Comme le diaphragme est chargé positivement, il sera attiré par un stator et repoussé par l’autre. La direction dans laquelle le diaphragme est tiré change plusieurs fois par seconde (dans la plage de fréquences audibles de 20 Hz à 20 000 Hz).
Le mouvement du diaphragme fait bouger l’air, produisant des ondes sonores. Les plaques de stator perforées permettent à cet air de passer, et aux ondes sonores de se déplacer vers l’extérieur du conducteur.
Avantages & inconvénients des pilotes électrostatiques
| Avantages | Inconvénients |
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Pilotes de magnétostriction (conduction osseuse)
Contrairement aux autres types, les pilotes à conduction osseuse n’embarquent aucun diaphragme, produisant des ondes sonores.
👉 Ils produisent à la place des vibrations qui sont transmises aux os du crâne. Ces vibrations stimulent nos oreilles internes plutôt que nos oreilles externes.
Ces appareils ne fonctionnent pas sur des principes électromagnétiques, ou électrostatiques, mais sur des principes piézoélectriques.
Au lieu qu’un signal audio soit envoyé à une bobine conductrice, ou à un diaphragme, le pilote de conduction osseuse envoie l’audio à un cristal piézoélectrique.
Comment fonctionne un pilote à conduction osseuse ?
Un cristal piézoélectrique se trouve entre 2 plaques métalliques, reliées à la source audio.
Quand le courant alternatif du signal sonore traverse ces plaques, il est appliqué au cristal.
Le cristal rétrécit et se dilate suite à ça.
C’est lorsque la structure du cristal se dilate et se contracte, qu’elle convertit l’énergie électrique (signal audio) en énergie mécanique, sous forme de vibrations et d’ondes sonores.
👉 Si le cristal est en contact avec une partie solide du corps, comme la mâchoire ou les tempes, les vibrations peuvent s’étendre.
🦴 Avec un casque ou des écouteurs à conduction osseuse, les os du crâne vibreront en fonction du signal audio.
👂 Ces vibrations atteindront ensuite l’oreille interne, contournant complètement le conduit auditif. L’oreille interne enverra ensuite des impulsions électriques au cerveau (qui joueront le rôle du signal audio).
Avantages & inconvénients des pilotes à conduction osseuse
| Avantages | Inconvénients |
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FAQ
Quelle est la meilleure taille de pilote pour un casque/des écouteurs ?
➡️ La meilleure taille de pilote pour une paire d’écouteurs, est la taille des pilotes pour lesquels les écouteurs/casques ont été conçus.
Les écouteurs ont généralement un diamètre de pilote compris entre 8 et 15 mm, tandis que ceux des casques mesurent entre 25 et 50 mm. Les appareils de qualité sont conçus, réglés et amortis pour s’adapter à la taille des pilotes dans leurs conceptions.
La meilleure taille de pilote dépend donc de la conception du casque.
Un pilote plus grand produit des ondes sonores plus puissantes (en particulier dans les basses), mais cela ne garantie pas une meilleure qualité sonore pour autant.
Qu’est-ce qui détermine la qualité du son ?
Bien que la qualité sonore soit subjective, certains facteurs déterminent la qualité sonore objective, et la précision des écouteurs/casques.
👉 Ces facteurs sont la réponse en fréquence, l’impédance, la sensibilité, le type et la taille du pilote, ainsi que les capacités d’annulation de bruit passives et actives.
